DE4423241A1

DE4423241A1 - Method for adjusting the composition of the operating mixture for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE4423241A1
Application number: DE4423241A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Phys Dr Mayer; Ernst Dipl Ing Wild; Peter Kaltenbrunn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-07-02
Filing date: 1994-07-02
Publication date: 1996-01-04
Anticipated expiration: 2014-07-03
Also published as: GB9513408D0; JPH0842378A; DE4423241C2; GB2291222B; GB2291222A; US5546918A

Description

State of the art

Die Erfindung bezieht sich auf ein lernendes Regelverfahren zur Einstellung der Zusammensetzung des Betriebsgemisches für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a learning control method to adjust the composition of the company mix for an internal combustion engine.

Zur Einstellung der genannten Zusammensetzung werden übli cherweise Basiswerte für eine Kraftstoffmenge als Funktion von angesaugter Luftmenge und der Drehzahl der Brennkraftma schine bestimmt und durch eine überlagerte Regelung korri giert.To set the above composition, übli base values for a quantity of fuel as a function of the amount of air sucked in and the speed of the internal combustion engine machine determined and corrected by a superimposed control yaws.

Da die Regelung nachfolgende Einspritzungen aufgrund voran gegangener Messungen eines Abgasmeßfühlers vornimmt, treten bei diesem Prozeß Totzeiten, beispielsweise durch Gaslauf zeiten zwischen Einspritzung und Messung auf.Because the regulation advance subsequent injections due measurements taken by an exhaust gas sensor in this process dead times, for example due to gas running times between injection and measurement.

Beim Anfahren eines neuen Betriebspunktes mit nicht optima len Basiswerten kommt es daher zu einer vorübergehenden Fehlanpassung der Gemischzusammensetzung und damit zu er höhten Abgasemissionen. Einmal für einen bestimmten Brenn kraftmaschinentyp festgelegte und abgespeicherte Basiswerte können beispielsweise durch fertigungsbedingte Exemplar streuungen oder durch alterungsbedingte Drifterscheinungen zu Fehlanpassungen führen.When approaching a new operating point with not optima There is therefore a temporary base value Mismatch of the mixture composition and thus to it increased exhaust emissions. Once for a particular focal engine type defined and stored base values can, for example, by production-related copy scatter or due to aging-related drift phenomena lead to mismatches.

Eine laufende Anpassung der Vorsteuerung an diese Drifter scheinungen durch ein lernendes Regelverfahren ermöglicht eine Einhaltung von Abgasvorschriften über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine.A continuous adjustment of the feedforward control to these drifters phenomena made possible by a learning control procedure compliance with exhaust gas regulations over the service life the internal combustion engine.

Ein Beispiel für ein lernendes Regelverfahren ist aus der DE 33 41 015 (US 4584982) bekannt.An example of a learning control method is from DE 33 41 015 (US 4584982) known.

Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen mit lernenden Regelver fahren können unter bestimmten Umständen Probleme auftreten, die in der Form bei Brennkraftmaschinen ohne lernende Regel verfahren nicht auftreten. Es wurde festgestellt, daß die auf die Adaption zurückgehende Korrektur im Kurzstreckenbe trieb der Brennkraftmaschine zunächst unplausibel erschei nend hohe Werte erreichen kann. In Verbindung mit einer Feh lererkennung aus einem unplausiblen Adaptionswert kann dies zu einer unnötigen Fehlermeldung führen. Da die unplausibel hohen Werte in Richtung Gemischabmagerung wirken, sind dar überhinaus Schwierigkeiten in Folge zu starker Abmagerungen bei nachfolgenden Starts nicht auszuschließen.When operating internal combustion engines with learning control ver driving can cause problems in certain circumstances that in the form of internal combustion engines without a learning rule process does not occur. It was found that the Correction due to the adaptation in the short distance area initially driven the engine to appear implausible can reach high values. In connection with a mistake Recognition from an implausible adaptation value can do this lead to an unnecessary error message. Because the implausible high values in the direction of mixture thinning are shown furthermore difficulties due to excessive weight loss cannot be ruled out in subsequent starts.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Adaptionsverfahrens, das die genannten Nachteile vermeidet ohne die übrigen gewünschten Eigenschaf ten der Adaption einzuschränken.Against this background, the object of the invention is the specification of an adaptation process that the above Avoids disadvantages without the other desired properties restrict the adaptation.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des unab hängigen Anspruchs gelöst, der ein lernendes Regelverfahren angibt, das sich durch eine temperaturabhängige Variation der Lerngeschwindigkeit auszeichnet. Dieser technischen Lehre liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die eingangs ange gebenen Probleme mit dem Kraftstoffanteil am Schmieröl der Brennkraftmaschine zusammenhängen. Beim Kaltstart gelangt Benzin in das Motoröl und dampft beim Betrieb der Brenn kraftmaschine mit zunehmender Temperatur aus. Ausgedampfter Kraftstoff wird über die Kurbelgehäuseentlüftung der Ver brennung zugeführt. Die resultierende unerwünschte Ge mischanfettung, die im Leerlauf bis zu 30 Prozent betragen kann, wird von der Lambdaregelung korrigiert. Die lernende Gemischadaption speichert diese Korrektur als Langzeiteffekt und magert das Gemisch gegenläufig ab. Ist diese Abmagerung relativ stark und tritt beim nächsten Start keine Ausgasung von Kraftstoff aus dem Öl auf, kann es zu den eingangs ge nannten Startproblemen kommen. Die Erfindung vermeidet diese Probleme dadurch, daß sich die Lerngeschwindigkeit der Ge mischadaption stark verlangsamt, wenn ein Ausgasen von Ben zin aus dem Motoröl erwartet wird.This task is achieved through the combination of features of the unab dependent claim, which is a learning control process indicates that there is a temperature-dependent variation of learning speed. This technical Teaching is based on the knowledge that the beginning problems with the amount of fuel in the lubricating oil Internal combustion engine related. Arrived on cold start Petrol in the engine oil and vapors when the burner is operating engine with increasing temperature. Evaporated Fuel is supplied via the crankcase ventilation of the ver burning supplied. The resulting unwanted Ge mixed enrichment, which is up to 30 percent when idling can be corrected by the lambda control. The learner Mixture adaptation stores this correction as a long-term effect and lean the mixture in opposite directions. Is this emaciation relatively strong and there is no outgassing at the next start of fuel from the oil, it can ge to the beginning called start problems come. The invention avoids this Problems in that the learning speed of Ge Mix adaption slows down considerably when outgassing from Ben is expected from the engine oil.

Der Benzineintrag ins Motoröl ist eine vorübergehende Er scheinung, bei der das Gemisch nicht dauerhaft korrigiert werden soll. Die Erfindung vermeidet diese unerwünschte Korrektur ohne die adaptive Kompensation langfristiger Drifts in der Gemischvorsteuerung einzuschränken.The petrol entry into the engine oil is a temporary one appearance in which the mixture is not permanently corrected shall be. The invention avoids these undesirable Correction without adaptive compensation in the long term Limit drifts in the mixture feedforward control.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail in the following description explained.

Fig. 1 zeigt einen Regelkreis zur Einstellung der Zusammen setzung des Betriebsgemisches für eine Brennkraftmaschine, Fig. 2 eine erläuternde Skizze zu einem ersten Adaptions verfahren, Fig. 3 ein Flußdiagramm als Beispiel einer mög lichen Schrittfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 4 eine Skizze zu einem weiteren Adaptionsverfahren, bei dem die Erfindung anwendbar ist. Fig. 1 shows a control circuit for setting the composition of the operating mixture for an internal combustion engine, Fig. 2 is an explanatory sketch of a first adaptation process, Fig. 3 is a flow chart as an example of a possible step sequence of the inventive method and Fig. 4 is a sketch a further adaptation method in which the invention is applicable.

Die Ziffer 1 in der Fig. 1 stellt eine Brennkraftmaschine dar, die aus einem Ansaugrohr 2 mit Betriebsgemisch versorgt wird. Der Istwert der Gemisch-Zusammensetzung wird durch ei nen Abgasmeßfühler 3 im Abgasrohr 4 der Brennkraftmaschine erfaßt und in einem Steuergerät 5 mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen. Die aktuelle Regelabweichung als Ergeb nis dieses durch die Ziffer 6 symbolisierten Vergleichs führt durch Anwendung eines Regelalgorithmus, symbolisiert durch Ziffer 7, zu einer Stellgröße FR, die, verknüpft mit einem Basiswert tp beispielsweise den Einspritzzeitimpuls bestimmt, mit dem ein Einspritzventil 8 im Ansaugrohr 2 an gesteuert wird. Dabei kann der Basiswert aus einem Kennfeld 9 als Funktion von Last L und Drehzahl n der Brennkraftma schine ausgelesen werden, die durch entsprechende Sensoren 10 und 11 erfaßt werden. Außerdem ist die Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Temperatursensor 12 oder 12a ausgerü stet, welcher die Temperatur der Brennkraftmaschine oder ei nes mit der Brennkraftmaschine zusammenwirkenden Drehmoment wandlers (Sensor 12) oder die Temperatur der Ansaugluft (Sensor 12a) erfaßt. Diese Struktur ist genauso bekannt wie die Funktion des Blocks 13, der ein Mittel oder einen Algo rithmus zur Adaption des Regelkreises an sich verändernde Bedingungen, z. B. an alterungsbedingte Drifts im Ausgangs signal des Lastsensors darstellt. Block 13 verarbeitet dazu ein aus dem Regelkreis ausgekoppeltes Signal, beispielsweise die Regelabweichung oder die Regelstellgröße FR so, daß ne ben dem aktuellen Wert auch die Vorgeschichte dieses Wertes mit berücksichtigt wird. Die Vorgeschichte kann beispiels weise über eine Mittelwertbildung erfaßt werden. Wird die Regelstellgröße FR beispielsweise multiplikativ mit gut an gepaßten Basiswerten verknüpft, so ist FR im zeitlichen Mit tel gleich 1. Führen die Basiswerte für sich betrachtet je doch zu einer Fehlanpassung in Richtung mager, so ist FR im zeitlichen Mittel größer als 1. Um FR auf den bezüglich sei ner Verknüpfung mit den Basiswerten neutralen Wert von 1 zu bringen, erfolgt ein zusätzlicher Eingriff 14 in die Bildung des Einspritzzeitimpulses, dessen Wirkung die Regelstellgrö ße FR auf den Wert 1 zurücklaufen läßt. Im skizzierten Bei spiel leistet eine zusätzliche Multiplikation mit dem Mit telwert das Verlangte. Dargestellt ist dieser Fall durch die mit x bezeichnete Linie in der Fig. 1. Alternativ zu der von der Regelabweichung abhängigen Größe FR kann auch die Regelabweichung direkt als Eingangsgröße für die lernende Korrektur benutzt werden. Dieser Fall wird durch die mit y bezeichneten gestrichelten Linien symbolisiert. Daß der adaptive Eingriff auch auf das Kennfeld selbst erfolgen kann, verdeutlicht die punktierte Linie z.The number 1 in FIG. 1 represents an internal combustion engine that is supplied with an operating mixture from an intake pipe 2 . The actual value of the mixture composition is detected by egg NEN exhaust gas sensor 3 in the exhaust pipe 4 of the internal combustion engine and compared in a control unit 5 with a predetermined target value. The current control deviation as a result of this comparison, symbolized by the number 6 , leads, by using a control algorithm, symbolized by the number 7 , to a manipulated variable FR, which, combined with a base value tp, determines, for example, the injection time pulse with which an injection valve 8 in the intake manifold 2 is controlled. The base value can be read out from a map 9 as a function of load L and speed n of the internal combustion engine, which are detected by corresponding sensors 10 and 11 . In addition, the internal combustion engine is equipped with at least one temperature sensor 12 or 12 a, which detects the temperature of the internal combustion engine or egg nes interacting with the internal combustion engine torque converter (sensor 12 ) or the temperature of the intake air (sensor 12 a). This structure is just as well known as the function of block 13 , which is a means or an algorithm for adapting the control loop to changing conditions, e.g. B. represents age-related drifts in the output signal of the load sensor. For this purpose, block 13 processes a signal decoupled from the control loop, for example the control deviation or the control manipulated variable FR, so that the previous history of this value is also taken into account in addition to the current value. The previous history can be acquired, for example, by averaging. If, for example, the control manipulated variable FR is multiplicatively linked with well-matched basic values, FR is equal to 1 over time, but if the basic values per se lead to a mismatch in the direction of lean, FR is larger than 1 on average over time to bring the neutral value of 1 in relation to its linkage with the basic values, there is an additional intervention 14 in the formation of the injection time pulse, the effect of which the control manipulated variable FR returns to the value 1 . In the example outlined, an additional multiplication with the mean value does the required. This case is represented by the line labeled x in FIG. 1. As an alternative to the variable FR dependent on the control deviation, the control deviation can also be used directly as an input variable for the learning correction. This case is symbolized by the dashed lines labeled y. The dotted line shows that the adaptive intervention can also take place on the map itself.

Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit, wie die Lerngeschwindigkeit beeinflußbar ist. Dabei wird von einer globalen Online-Adap tion ausgegangen, bei der die zusätzliche adaptive Korrektur während des Betriebes geändert wird und global alle Basis werte aus dem Kennfeld erfaßt. Block 13 enthält dabei einen Tiefpaß 14 mit Zeitkonstante τ. Der über diesen Tiefpaß ge glättete Wert FRz stellt dabei den zusätzlichen adaptiven Eingriff dar. In diesem Zusammenhang ist eine große Zeitkon stante gleichbedeutend mit einer langsamen Adaption und eine kleine Zeitkonstante gleichbedeutend mit einer schnellen Adaption. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Wert der Zeitkonstante an einen Zählerstand Z gekoppelt, so daß die Adaptions- bzw. Lerngeschwindigkeit abhängig von dem Zählerstand variert wird. Mittels dieses Zählers wird der Eintrag von Benzin in das Motoröl simuliert. Ein Ausfüh rungsbeispiel zu seiner Festlegung ist in Fig. 3 darge stellt. Der Zähler wird inkremeniert, wenn ein Start unter halb einer Temperaturschwelle t₀ erfolgt (Schritte S₁, Schritte S₂) Dies kann die Motor- und/oder die Ansaugluft oder Getriebeöltemperatur sein. Fig. 2 shows one way in which the learning speed can be influenced. A global online adaptation is assumed, in which the additional adaptive correction is changed during operation and all basic values are recorded globally from the map. Block 13 contains a low-pass filter 14 with a time constant τ. The value FRz smoothed over this low-pass filter represents the additional adaptive intervention. In this context, a large time constant is synonymous with slow adaptation and a small time constant is synonymous with fast adaptation. In one embodiment of the invention, the value of the time constant is coupled to a counter reading Z, so that the adaptation or learning speed is varied depending on the counter reading. Using this counter, the entry of petrol into the engine oil is simulated. An example of its implementation is shown in FIG. 3 Darge. The counter is incremented when a start takes place below half a temperature threshold t ((steps S₁, steps S₂). This can be the engine and / or the intake air or transmission oil temperature.

Der Zähler wird dekrementiert, wenn sichergestellt ist, daß die Öltemperatur lange genug über einer Schwelle gelegen hat. Dann kann davon ausgegangen werden, daß das Benzin wie der ausgegast ist. Als Maß für hohe Öltemperatur kann bei spielsweise der während einer Fahrt auf integrierte Luftmas senfluß Q dienen. Wenn diese Größe eine Schwelle Q₀ über schreitet, wird der Zähler dekrementiert. Dabei darf 0 nicht unterschritten werden. Diese Funktion wird durch die Schrittfolge S₃ bis S₆ gewährleistet, die beim fortlaufenden Betrieb der Brennkraftmaschine sukzessive auf einen Z-Wert von 1 und der damit auf eine normale Lerngeschwindigkeit führen. Alternativ ist es auch möglich, Z kontinuierlich auf einen Normalwert herunterzufahren.The counter is decremented if it is ensured that the oil temperature has been above a threshold long enough Has. Then it can be assumed that the gasoline like who is outgassed. As a measure of high oil temperature, for example the one during a trip on integrated air mass serve river Q. If this size exceeds a threshold Q₀ the counter is decremented. 0 is not allowed be undercut. This function is supported by the Sequence of steps S₃ to S₆ ensures that the continuous Operation of the internal combustion engine successively to a Z value from 1 and thus to a normal learning speed to lead. Alternatively, it is also possible to add Z continuously to shut down a normal value.

Die Erfindung kann nicht nur bei dem weiter oben beschriebe nen speziellen Beispiel einer Adaption angewendet werden, sondern ist bei allen Gemischadaptionsverfahren einsetzbar.The invention can not only be described in the above a special example of an adaptation is used, but can be used in all mixture adaptation processes.

Ein Beispiel für eine strukturelle Offline-Adaption zeigtAn example of a structural offline adaptation shows

Fig. 4. Bei dieser Art der Adaption wird während einer er sten Betriebsphase der Brennkraftmaschine registriert, wel che Regelabweichungen dλ bei bestimmten Lastzuständen L auf treten. Dazu wird beispielsweise ein Zählerwert H(dλ,L) er höht, wenn die dazugehörige Kombination dλ(L),L im Betrieb der Brennkraftmaschine auftritt. Die schraffierten Bereiche im Kennfeld der Fig. 4 symbolisieren hohe Zählerstände und somit eine starke Regelabweichung im mittleren Lastbereich. Zur Abhilfe wird eine Korrekturkennlinie K(L) offline be stimmt, die bei der nächsten Betriebsphase der Brennkraftma schine als zusätzlicher Eingriff verwendet wird. Fig. 4. With this type of adaptation it is registered during a first operating phase of the internal combustion engine which control deviations dλ occur at certain load conditions L. For this purpose, for example, a counter value H (dλ, L) is increased when the associated combination dλ (L), L occurs during operation of the internal combustion engine. The hatched areas in the map of FIG. 4 symbolize high counter readings and thus a strong control deviation in the middle load range. To remedy this, a correction characteristic curve K (L) is determined offline, which is used as an additional intervention in the next operating phase of the internal combustion engine.

Bei dieser Art der Adaption kann die Taktfrequenz f, mit der Zählerwerte H(dλ, L) geändert werden, als Funktion des Zäh lerstandes Z geändert werden. Dazu wäre beispielsweise eine Beziehung f∼(1/Z) geeignet, da diese Abhängigkeit eine lang samere Adaption (f) bei steigendem Zählerwert Z leistet.With this type of adaptation, the clock frequency f with which Counter values H (dλ, L) are changed as a function of the count can be changed. For example, one would be Relationship f∼ (1 / Z) is suitable because this dependency is long samer adaptation (f) with increasing counter value Z.

Claims

1. Learning control procedure for setting the composition of the operating mixture for an internal combustion engine with the steps:

- recording the actual value of the composition mentioned,
Forming a control manipulated variable as a function of the current deviation of the actual value from a target value,
- Linking the control manipulated variable with a base value of a setting parameter of the composition mentioned and controlling an actuator on the basis of the linked value,
- Learning an additional intervention in the control loop from the behavior of the control loop

characterized in that

- The speed at which the additional intervention is learned is at least temperature-dependent.

2. The method according to claim 1, characterized in that the speed is reduced if at least one of the following temperatures at the start of the internal combustion engine is below a predetermined first temperature threshold:

- engine coolant temperature,
- engine lubricant temperature,
- intake air temperature,
- Gear lubricant temperature.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the speed is increased if a measure of the generated by the internal combustion engine since a start Heat exceeds a predetermined threshold.

4. The method according to claim 3, characterized in that the speed as a function of that of the internal combustion engine machine successively generated heat or continuously increased to a predetermined final value becomes.

5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the amount of fuel consumed since a start or the integral of a load signal, calculated from the start the internal combustion engine, as a measure of that of the internal combustion engine Engine serves heat generated from a start.

6. The method according to claim 4, characterized in that the length of time since exceeding at least one pre-determined second temperature threshold for one of the sizes

- engine coolant temperature,
- engine lubricant temperature,
- intake air temperature or
- Gear lubricant temperature

as a measure of that from the internal combustion engine since a start generated amount of heat is used.